2019/5/23 燃煤汞排放控制技术 王书肖 清华大学环境学院 2011年3月31日 1

两控区 2019/5/23 燃煤是大气汞排放的最重要来源 中国大气汞排放 改图 大气处

煤炭燃烧过程中汞的释放与转化 煤的种类和性质(如：汞,氯,溴和灰份含量) 燃烧条件（燃烧器类型、燃烧温度） 烟气成分及飞灰特性 (如:碳,钙,多孔性) 污染控制设备（脱硫、脱硝、除尘、脱汞设施）

燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本 2019/5/23 燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本

燃烧前除汞措施 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 中国煤炭的含汞量, mg/kg 煤种 样品数量 最小值 最大值 2019/5/23 燃烧前除汞措施 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 中国煤炭的含汞量, mg/kg 煤种 样品数量 最小值 最大值 平均值 烟煤 25 0.009 1.134 0.147 亚烟煤 87 0.008 2.248 0.145 无烟煤 34 0.541 0.150 褐煤 31 0.030 1.527 0.280

燃烧前除汞措施 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞 2019/5/23 燃烧前除汞措施 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞

燃烧前除汞措施 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞 2019/5/23 燃烧前除汞措施 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞 混煤：混入烟煤提高烟气中Hg2+的含量，提高FGD的脱汞率

燃烧前除汞措施 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞 2019/5/23 燃烧前除汞措施 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞 混煤：混入烟煤提高烟气中Hg2+的含量，提高FGD的脱汞率 煤中氯的含量影响氧化汞水平

燃烧前除汞措施 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞 2019/5/23 燃烧前除汞措施 洗煤：除汞效率在3%至64%之间，平均除汞率为30%。 煤炭改质：降低10-30%的灰份，10-36%的硫和25-66%的汞 混煤：混入烟煤提高烟气中Hg2+的含量，提高FGD的脱汞率 使用煤添加剂：添加卤素，可将除汞效率提高到80%以上 负面影响： 对锅炉和大气污染控制设施的腐蚀性 飞灰的性质 卤素排放对大气环境的影响

燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本 2019/5/23 燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本

2019/5/23 我国燃煤锅炉汞排放测试与分析 基于安大略法的燃煤烟气汞排放测试与分析系统

2019/5/23 我国燃煤锅炉汞排放测试与分析 基于安大略法的燃煤烟气汞排放测试与分析系统 赛默飞世尔燃煤烟气汞排放在线监测系统

我国燃煤锅炉汞排放测试与分析 开展了20余台电站锅炉和工业锅炉的烟气汞排放测试， 评估了不同大气污染控制设施的协同脱汞效果

我国电厂除尘设备的协同除汞效果 受煤炭汞含量、灰分含量、未燃烧碳等因素影响，静 电除尘系统的汞脱除率在4%～43%的范围内变化 电厂 装机 MW 煤种 ESP除汞效率 排放烟气汞浓度,ug/m3 1 600 无烟煤 4% 7.4 12 烟煤 21% 32.1 2 褐煤 2.3 13 100 25% 11.6 3 220 6% 1.2 14 27% 0.3 4 11% 9.2 15 700 31% 5 300 13% 16.8 16 33% 8.9 6 17 200 35% 6.7 7 15% 18 36% 1.1 8 16% 15.0 19 37% 9 350 17% 20 39% 22.8 10 18% 17.0 21 43% 4.5 11 5.1 22 135 (CFB) 99% 0.2

我国电厂除尘设备的协同除汞效果 受煤炭汞含量、灰分含量、未燃烧碳等因素影响，静 电除尘系统的汞脱除率在4%～43%的范围内变化 2019/5/23 我国电厂除尘设备的协同除汞效果 受煤炭汞含量、灰分含量、未燃烧碳等因素影响，静 电除尘系统的汞脱除率在4%～43%的范围内变化 布袋除尘系统的汞脱除率可达到80%～90% 电厂 装机，MW 煤种 布袋除尘器除汞效率 排放烟气汞浓度, ug/m3 1 50 烟煤 80% 11.5 2 200 17% 39.1 3 86% 2.2 4 9% 7.4 美国 84%~93%

我国电厂脱硫设备的协同除汞效果 受烟气中氧化态汞含量的影响，湿法脱硫系统的汞脱除 率在10%～77%的范围内变化 2019/5/23 我国电厂脱硫设备的协同除汞效果 受烟气中氧化态汞含量的影响，湿法脱硫系统的汞脱除 率在10%～77%的范围内变化 干法脱硫+布袋除尘系统的汞脱除率可达到64% 电厂 装机 污染控制设施类型 煤种 ESP除汞效率 FGD除汞效率 总效率 排放烟气汞浓度, ug/m3 1 200 电除尘+湿法脱硫 烟煤 35% 10% 13% 7.4 2 600 43% 24% 27% 2.3 3 4% 55% 74% 4.5 4 300 无烟煤 18% 56% 71% 6.7 5 褐煤 77% 81% 5.1 6 165 烟气脱硝+电除尘+湿法脱硫 17% 36% 1.2 7 1000 28% 58% 70% 7.0 8 电除尘+CFB干法脱硫+布袋 11% 64% 68% 9.2

选择性催化还原对协同除汞效果的影响 提高协同除汞效果的 最重要措施是使氧化 汞量最大化。 2019/5/23 选择性催化还原对协同除汞效果的影响 SCR前 SCR后 ESP前 提高协同除汞效果的 最重要措施是使氧化 汞量最大化。 选择性催化还原反应 可使氧化汞的含量提 高到80%以上，从而 提高湿法烟气脱硫的 脱汞效率。

清华大学、浙江大学等分别开展了SCR催化氧化除汞的研究 V-Ce-W/Ti系列催化剂 Ce-W/Ti系列催化剂 选择性催化还原对协同除汞效果的影响 清华大学、浙江大学等分别开展了SCR催化氧化除汞的研究 V-Ce-W/Ti系列催化剂 Ce-W/Ti系列催化剂 可达到95%的脱汞效率 低含量的Ce（Ce1-W9/Ti ）可以达到较高的脱汞效果， 降低了成本，可以替代毒性高的V-W/Ti

2019/5/23 提高除尘脱硫协同除汞效果的技术措施 汞脱除率与烟气中汞的氧化程度相关

燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本 2019/5/23 燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本

专门脱汞技术：吸附剂喷射除汞 注入吸附剂从而吸附烟气中汞，被后续布袋或静电除尘器捕集 吸附剂：活性炭、活性焦、飞灰、钙基吸附剂 2019/5/23 专门脱汞技术：吸附剂喷射除汞 注入吸附剂从而吸附烟气中汞，被后续布袋或静电除尘器捕集 吸附剂：活性炭、活性焦、飞灰、钙基吸附剂 溴化、氯化或者碘化活性炭显著提高除汞效率

在颗粒物控制设施之后注入吸附剂+小型除尘器 专门脱汞技术：吸附剂喷射除汞 方案1: 在颗粒物控制设施之前注入吸附剂 方案 2: 在颗粒物控制设施之后注入吸附剂+小型除尘器 COHPACTM 飞尘再利用解决方案

专门脱汞技术：吸附剂喷射除汞 在北美已有135套活性炭除汞系统 但是由于除汞成本高，仅有14家电厂运行 活性炭注入系统 活性炭储存和给料系统

燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本 2019/5/23 燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本

多污染物协同控制技术 技术 现状 除汞效率 其他污染物控制效率 Enviroscrub / Pahlman 小试/中试 67% 2019/5/23 多污染物协同控制技术 技术 现状 除汞效率 其他污染物控制效率 Enviroscrub / Pahlman 小试/中试 67% SO2: 99% NOX: 93-97% 电催化氧化 示范 90% SO2: 98% NOX: 90% 低温氧化 示范/商业化 SO2: 95% NOX: 70-95% 等离子强化静电除尘 98% SO2: 90% K-燃料 66% SO2: ~30% NOX: ~45% Pounds per Million Actual Cubic Feet

浙江大学、中国环科院、上海交大等分别开展了相关技术的研发 2019/5/23 多污染物协同控制技术 浙江大学、中国环科院、上海交大等分别开展了相关技术的研发 Pounds per Million Actual Cubic Feet

燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本 2019/5/23 燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本

二次污染问题 某燃煤电厂汞的去向和副产物中汞的浓度 飞灰和石膏中汞的稳定性？ SCR PC Boiler ESP WFGD 2019/5/23 二次污染问题 某燃煤电厂汞的去向和副产物中汞的浓度 燃煤 100% (229 ppb) 飞灰和石膏中汞的稳定性？ SCR (7.04 μg/m3) PC Boiler ESP WFGD 烟气30% >99% 72% 底渣0.1% 飞灰28% (一、二电场: 10%; 三～五电场: 18%) 石膏42% (6 ppb) (3404 ppb) (粗灰: 235 ppb; 细灰: 623 ppb)

二次污染问题 常温下飞灰的析出实验表明，飞灰中的汞是稳定的 烟气脱硫生成的石膏用于加工石膏板——汞的再释放？ 相当于一个电厂的大气汞排放 2019/5/23 二次污染问题 常温下飞灰的析出实验表明，飞灰中的汞是稳定的 烟气脱硫生成的石膏用于加工石膏板——汞的再释放？ 相当于一个电厂的大气汞排放

燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本 2019/5/23 燃煤汞排放的全过程控制 燃烧前除汞 除尘/脱硫/脱硝协同除汞 专门除汞技术 多污染物协同控制技术 除汞的二次污染问题 除汞技术成本

汞排放控制技术成本：活性炭喷射技术 360MW机组的投资成本案例 Coal: PBR, 0.5%S, 0.07 ppm Hg 2019/5/23 汞排放控制技术成本：活性炭喷射技术 360MW机组的投资成本案例 Coal: PBR, 0.5%S, 0.07 ppm Hg Cost Component Amount, US$ Equipment Cost 711,116 Site Integration (materials and labor) 51,884 Taxes (6%) 45,780 Installation 124,000 General Facilities (10%) 93,278 Engineering Fees (10%) Project Contingency (15%) 139,917 Process Contingency (5%) 46,639 Total Capital Requirement (TCR) 1,305,892 TCR, $/kW 3.6 Variable O&M cost: $600,000/year Fixed O&M cost: $60,000/year By-product impact: $1,430,000/year

汞排放控制技术成本：活性炭喷射技术 360MW机组的投资成本案例 Cost Component Range TCR 2019/5/23 汞排放控制技术成本：活性炭喷射技术 360MW机组的投资成本案例 Cost Component Range TCR 3.5 – 9.2 $/kW Cost effectiveness (no ash impact) 13,000 – 66,000 $/kg of Hg (with ash impact) 40,000 – 111,000 $/kg of Hg Levelized* cost 0.35 – 2.00 mills/kWh 1.00 – 3.50 mills/kWh

汞排放控制技术成本比较 2019/5/23 方法 投资 成本 增加的运行 和维护费用 说明 燃烧前除汞 高 中等 投资 成本 增加的运行 和维护费用 说明 燃烧前除汞 高 中等 物理洗煤成本低于化学方法。卤素添加 剂可增强汞氧化，但有腐蚀性。 混煤 很低 可能需要调整/或改造粉煤机 煤添加剂 低 没有附加的,固定的运行与维护成本， 通常是有专利的。 静电除尘升级改造 无 经改造后，没有附加的运行与维护成本 FGD协同效应最大化 减少汞的还原与再释放 SCR协同效应最大化 可能需要不同的催化剂 活性炭 影响飞灰品质

谢谢！